Поход к астероидам (сугубо по делу)

Fakir> 1. Не меньших денег потребует любая фигня для астероида, более масштабная по ср. с Хаябусой и всем таким.
Бизнес не будет создавать не имеющие аналогов уникальные приборы за миллиарды, а купит ширпотреб в соседнем магазине
Fakir> 2. Политический выхлоп куда меньше.
И политический пердёж ему неинтересен, только бабло.

Полл> При существующих сегодня ценах вывода с Земли на низкую орбиту порядка 2000 $/кг и российском грузопотоке на низкую орбиту порядка 200 т в год сокращение потребной массы дает экономию на выводе порядка двухсот миллионов долларов в год.

Это не просто копейки, это совершенно жалкая сумма для организации полетов к астероидам и промышленной добычи там

Говорить что то можно только при грузопотоке в десятки тысяч тонн, что за пределами реальности пока.

Полл> Данная программа так же позволит сократить стоимость вывода полезной нагрузки в космос и ресурсов, доставляемых на орбиту Земли, что создает предпосылки для увеличения количества российских запусков и российского грузопотока на орбиту, лидирующего развития российского сегмента космической, орбитальной индустрии.

Она эту стоимость дико увеличит на самом деле.

Полл> Пилотируемые полеты к другому небесному телу сегодня признаны неоспоримым признаком международного лидерства, являются поводом для гордости своей страной и повышают как авторитет страны в мире, так и авторитет власти в стране.

Кем это признано? Несколько полетов к Луне за всю историю несомненно подняли престиж США, но какой ценой?

Организация полетов к астероидам потребует сумм совершенно диких для России

Полл> Наличие самостоятельной космической программы, чья реализация создаст существенные конкурентные преимущества, заставит другие страны искать сотрудничества с нашей страной или создавать свои конкурентные программы, находясь при этом в позиции догоняющего.

Это чистая маниловщина. Это только разорит страну едва растущую под санкциями.

Полл> Международные программы с большим количеством стран-участников очень сложны в организации и совмещении интересов, целей и технических средств, что наглядно видно на примере МКС.

Вот в этом как раз согласен. Но цели надо ставить реальные. Пилотируемые около Земли и автоматы дальше - за глаза и за уши.

Полл>> Но что его мешает использовать как теплоизолятор для ПН от нагретого корпуса СА?
Полл> Так что народ думает об спускаемом аппарате в виде сферы из тугоплавкого металла вроде того же вольфрама с внешним диаметром порядка десятка сантиметров?

Хоть это и старый вопрос, но подниму.
В кислородной атмосфере вольфрам горит и его оксид возгоняется. Так что фактор абляционной защиты тут будет. Другое дело, что надо же ещё и скорость сбросить, а вольфрам плотный и парусность к весу там будет маленькая. Получать ПН как метеорит - это как-то перебор.

ttt> Говорить что то можно только при грузопотоке в десятки тысяч тонн,
Можно увидеть обоснование этой цифре? Почему именно 10 000 тонн?

И заодно услышать, почему один пуск многоразовой "Энергии-М" в месяц, что дает порядка 1000 т в год и порядка 10 000 т в десять лет - "абсолютно нереально"? Хотя с первым вопросом это никак не связано.

Naib> В кислородной атмосфере вольфрам горит и его оксид возгоняется. Так что фактор абляционной защиты тут будет.
Это хорошо.

Naib> Другое дело, что надо же ещё и скорость сбросить, а вольфрам плотный и парусность к весу там будет маленькая. Получать ПН как метеорит - это как-то перебор.
А какая толщина вольфрама понадобится? Тормозной путь удлинять можно углом входа.

Полл> А какая толщина вольфрама понадобится? Тормозной путь удлинять можно углом входа.

Прямой расчёт влоб даёт какие-то шибко большие цифры.

Итак, плоская плита вольфрама площадью один квадратный метр падает отвесно.

На её пути - 10328 кг воздуха, где - 23% массовых кислорода. То есть 2375 кг. Этого достаточно, чтобы сжечь 9106 кг вольфрама. С учётом его плотности - плита толщиной 47 см.

Теперь - процент воздуха, который идёт на реальное сжигание. Я его не знаю. Если идёт 10%, а остальное пролетает мимо - то толщина 4,7 см, что тоже крайне дофига. Если 1% - 4,7 мм, что кажется приемлемым, но надо учесть, что при уменьшении угла входа тормозной путь растёт и количество обдувающего воздуха тоже.

Наверное, в этом случае логичнее делать из углерода (графита). Его потребуется в 5 с лишним раз меньше по массе и у него абляционный эффект той же природы, что и у вольфрама.

Полл> Можно увидеть обоснование этой цифре? Почему именно 10 000 тонн?

Это очень грубая прикидка разброса стоимости организации добычи и доставки из дальнего космоса с выгодой.

Это никак не меньше 1 триллиона долларов и делим на 10 000 тонн * 20 лет получаем что то членораздельное - 5 млн в расчете на тонну

Полл> И заодно услышать, почему один пуск многоразовой "Энергии-М" в месяц, что дает порядка 1000 т в год и порядка 10 000 т в десять лет - "абсолютно нереально"? Хотя с первым вопросом это никак не связано.

Что делать запуску Энергии каждый месяц по состоянию на настоящий момент?

Куда и зачем такие нагрузки?

ttt> Это очень грубая прикидка разброса стоимости организации добычи и доставки из дальнего космоса с выгодой.
ttt> Это никак не меньше 1 триллиона долларов
Ну так можно эту "грубую прикидку" увидеть, на основе каких данных она сделана? Хотя бы что доставляем, куда, откуда, в каких количествах?

Naib> Прямой расчёт влоб даёт какие-то шибко большие цифры.
Это ерунда какая-то. Абляция охлаждает теплозащитный щит, не давая ему расплавляться, а вовсе не сжигая встречный кислород.

ttt>> Это никак не меньше 1 триллиона долларов
Полл> Ну так можно эту "грубую прикидку" увидеть, на основе каких данных она сделана? Хотя бы что доставляем, куда, откуда, в каких количествах?

На основании хотя бы этого

Поскольку в твоей программе потребуется явно больше. И полетов и особенно технологий

Naib> В кислородной атмосфере вольфрам горит и его оксид возгоняется. Так что фактор абляционной защиты тут будет.

Это не абляционка в исходном смысле слова. Толку от такой чуть больше чем ничего.
Потому никто и делает, и даже не собирался.

Полл> Это ерунда какая-то. Абляция охлаждает теплозащитный щит, не давая ему расплавляться, а вовсе не сжигая встречный кислород.


Не получиться у тебя вольфрам аблировать. Он же металл и теплопроводность у него металлическая. Ты не изолируешь нагрузку таким щитом.

Полл>> Это ерунда какая-то. Абляция охлаждает теплозащитный щит, не давая ему расплавляться, а вовсе не сжигая встречный кислород.
Cormorant> Не получиться у тебя вольфрам аблировать. Он же металл и теплопроводность у него металлическая. Ты не изолируешь нагрузку таким щитом.

"Аблировать" получится, но эффект будет околонулевой.
Роль абляции не теплоизолировании ПН, в конце концов это может делаться отдельным слоем изоляции (и изредка делалось).

ttt> На основании хотя бы этого
Полет на Марс, особенно пилотируемый, требует от экспедиционного комплекса автономности минимум в пару лет.
Полет к квазиспутнику Земли требует от экспедиционного комплекса автономности в месяц, пару месяцев - с запасом на долговременные исследования на месте без орбитальной станции у самого спутника. Соответственно на каждого человека потребуется на порядок меньше запасов и ресурса СЖО, меньше потребный обитаемый объем. Все это - масса полезной нагрузки, которую потребуется выводить на каждого члена экспедиции.

Полет на Марс требует запаса скорости на борту около 20 км/с.
Полет к квазиспутнику Земли требует запаса около 10 км/с. Это означает, что топлива на ту же полезную нагрузку потребуется в четыре раза меньше. Почти вся масса экспедиционного комплекса к Марсу - топливо, соответственно масса экспедиционного комплекса к квазиспутнику будет практически в четыре раза меньше при той же ПН. А Полезная Нагрузка к квазиспутнику при том же составе экспедиции и объеме исследований будет намного меньше.

Для посещения Марса требуется лэндер с запасом ХС в 10 км/с, с возможностью сесть и взлететь через атмосферу на планету.
Для посещения квазиспутника потребуется "средство передвижения космонавта", то есть "орбитальный ракетный ранец", который испытывали на МКС. При большом желании можно обойтись и без него.

В сумме экспедиция посещения Марса потребует разработки принципиального нового экспедиционного комплекса массой на НОО минимум 400 т.
Для экспедиции исследования квазиспутника потребуется модернизация уже существующего "Союза", Малого Исследовательского Модуля МКС, Разгонного Блока "Бриз-М" или "Блок ДМ", из которых на орбите собирается экспедиционный комплекс массой около 40 т.

Fakir> Это не абляционка в исходном смысле слова. Толку от такой чуть больше чем ничего.

Но всё-таки чуть больше.

Fakir> Потому никто и делает, и даже не собирался.

Ну, да.
Смысл задумки Полла - берём предельно тугоплавкий щит, позволяем ему раскаляться как угодно, теплоизолируем от него ПН, а потом сбрасываем этот бутерброд и летим на парашютах.

Вольфрам для кислородсодержащих атмосфер непригоден. То есть для Марса, Венеры и Земли - это решение не подходит. Для Юпитера - почему бы и нет.

Для кислородных атмосфер - оксид тория, может оксид алюминия или циркония.

Полл> Полет на Марс требует запаса скорости на борту около 20 км/с.
Полл> Полет к квазиспутнику Земли требует запаса около 10 км/с. Это означает, что топлива на ту же полезную нагрузку потребуется в четыре раза меньше.

Тогда я ничего не понял. Топик про поход к астероидам. А вы про что? Was Ist Das квазиспутник?

Откуда на нем топливо?

Naib> Смысл задумки Полла

...отсутствует.

Naib> Для кислородных атмосфер - оксид тория, может оксид алюминия или циркония.

...отсутствует.

Fakir> ...отсутствует.

Категоричный ты, однако.

Ладно. Подойдём к оксиду тория с более абстрактной стороны.
У него очень высокая светимость в нагретом состоянии, и при этом он самый тугоплавкий оксидный материал.

В принципе - он может поймать равновесие нагрев/охлаждение через излучение при высоких температурах для большой плотности энергии, так как с ростом температуры его светимость тоже растёт.

Отсюда мечтаются всякие высокотемпературные быстрые ториевые реакторы и КС с охлаждением преимущественно излучением.

В общем, маловероятно, конечно, - но не попадалось ли графика зависимости светимости оксида тория от температуры?

Naib> В общем, маловероятно, конечно, - но не попадалось ли графика зависимости светимости оксида тория от температуры?

N = 5.74*10^-8 * T⁴ [W/m2]

Посмотрел в справочнике — излучательная способность всех чёрных/тёмных материалов (уголь, окись железа) болтается в районе 0.8 ... 0.85.
Думаю, и чёрная окись тория светит одинаково во всём диапазоне.
Бери 0.8, не промахнёшься.
Светлые материалы (окись алюминия, вольфрам) светят значительно слабее.

Берём, например, скорость 10 км/с и температуру 3000 кельвинов.
Получаем мощность:

N = 0.8 * 5.74e-8 * 3000y4 = 3719520 Вт/м2

Эта мощность равна сила * скорость:

F = N / v = 3719520 / 10000 = 372 Н/м2 = 38 килограммов силы на квадратный метр.

Это очень мало.

У шаттлов нагрузка на крыло была около 200 кг массы = 800 кг силы на квадратный метр.
При скорости 5000 м/с — мощность торможения в десять раз больше при температуре в два раза меньшей.
То есть, излучением убирался всего процент или даже меньше.
На самом деле большая часть мощности уходит в ударную волну.

Fakir>> ...отсутствует.
Naib> Категоричный ты, однако.
У меня такое чувство, что меня желают взять на слабо.

Naib> В общем, маловероятно, конечно, - но не попадалось ли графика зависимости светимости оксида тория от температуры?
Ты куда-то совсем не туда думаешь, абляционная теплозащита потому и абляционная, что использует для своего охлаждения абляцию!! А удельная теплота испарения вольфрама почти 4,5 МДж/кг!
То есть даже если считать, что вся кинетическая энергия СА перейдет в нагрев, который потребуется сбрасывать абляцией, то масса испаренного вольфрама при возврате на 11 км/с будет примерно 1/10 от начальной массы СА.

З.Ы. Как я знаю, химическая реакция горения или окисления вольфрама на таких скоростях произойти просто не успевает, пока вольфрам еще не испарился.

ttt> Тогда я ничего не понял. Топик про поход к астероидам. А вы про что? Was Ist Das квазиспутник?
Квазиспу́тник (от лат. quas(i) «наподобие», «нечто вроде») — объект, находящийся в орбитальном резонансе 1:1 с планетой, что позволяет ему оставаться вблизи планеты на протяжении многих орбитальных периодов.

Период обращения квазиспутника вокруг Солнца в точности соответствует периоду обращения планеты, однако квазиспутник имеет другой эксцентриситет орбиты, обычно превышающий эксцентриситет орбиты планеты.

В этой же статье есть примеры известных сегодня квазиспутников Земли.

Орбита астероида - квазиспутника Земли 2016HO3.

ttt> Откуда на нем топливо?
Оттуда же, откуда в обычных астероидах. Водород - из солнечного ветра, набившегося в породу на поверхности астероида. Кислород - из состава пород.

Xan> Получаем мощность:
Xan> N = 0.8 * 5.74e-8 * 3000y4 = 3719520 Вт/м2

Я имел в виду аналог калильной сетки. С ап-конверсией ИК излучения в видимую область. Правда, там важную роль играет оксид церия, помимо тория.

Полл> У меня такое чувство, что меня желают взять на слабо.

И в мыслях не было.

Naib>> В общем, маловероятно, конечно, - но не попадалось ли графика зависимости светимости оксида тория от температуры?
Полл> Ты куда-то совсем не туда думаешь, абляционная теплозащита потому и абляционная, что использует для своего охлаждения абляцию!! А удельная теплота испарения вольфрама почти 4,5 МДж/кг!

Ну, там ещё газовая подушка из продуктов абляции формируется. А удельная теплота испарения вольфрама не так уж велика. У хлорида аммония - порядка 5,8 МДж/кг. У алюминия - вроде 10,9 МДж/кг. Для углерода - как бы не 50 МДж/кг. А ещё можно сливать тепло в эндотермические реакции с возгоном продуктов.

А так - верно. Я отвлёкся на излучательные свойства оксида тория.

Полл> З.Ы. Как я знаю, химическая реакция горения или окисления вольфрама на таких скоростях произойти просто не успевает, пока вольфрам еще не испарился.

Он может окисляться и твердофазно. Кстати, обычно так и делает.

Naib> Я имел в виду аналог калильной сетки. С ап-конверсией ИК излучения в видимую область. Правда, там важную роль играет оксид церия, помимо тория.

Да нету на калильной сетке ап-конверсии.
И даже на лучших составах эффективность ап-конверсии не ахти.
В теплоотводных целях хрен используешь.

Naib> Категоричный ты, однако.

Немного понимаю в тепловых процессах.

Naib> Ладно. Подойдём к оксиду тория с более абстрактной стороны.

Не надо.

Naib> У него очень высокая светимость в нагретом состоянии, и при этом он самый тугоплавкий оксидный материал.

Не такая уж экстремально высокая. Не лучше вольфрама в сущности.
...и всё это бесполезно в контексте.

Naib> В принципе - он может поймать равновесие нагрев/охлаждение через излучение при высоких температурах для большой плотности энергии, так как с ростом температуры его светимость тоже растёт.

Равновесие такое поймать практически нереально. Вернее, узенькая ниша при очень-очень специфических условиях и предположениях. Категорически нехарактерных для входа в атмосферу с типичными скоростями.

Naib> В общем, маловероятно, конечно, - но не попадалось ли графика зависимости светимости оксида тория от температуры?

Опаньки! Графика не видел, а предположения делаешь:)))
До наличия графика все рассуждения бесполезны вообще. Специфические реальные тела почти всегда не чернотельные, и даже не серотельные.

Полл> Ты куда-то совсем не туда думаешь, абляционная теплозащита потому и абляционная, что использует для своего охлаждения абляцию!!

В первую очередь для образования газовой подушки. Это наиболее мощный эффект.

Полл> А удельная теплота испарения вольфрама почти 4,5 МДж/кг!

Осталось понять, с чего бы он непременно пошёл по процессу возгонки, а не тупо расплавился и нафиг стёк каплями

(и да, это немного)

В общем, перестань изобреть велосипед с квадратными колёсами. Никто и никогда металлическую абляционку не делал, не делает, и делать не будет.